都内で、遺体に「X」の痕跡を遺す殺人事件が発生する。事件を担当するはずだった刑事・安堂源次（安田顕）は捜査から外された。かつて自身の妻が被害者となった連続殺人と同じ犯人の可能性が高いからだ。そこで捜査本部には内密に、天才科学者と云われる神保仁（田中圭）に捜査の協力を要請する。事件の解決に全く興味を示さない神保。何よりその奇想天外な行動と言動に源次は振り回される。しかし徐々に息の合い始める二人。そして二人の孤独なDNA捜査は、捜査本部も気づかなかった「ある痕跡」を見出す。そんな中、「殺人鬼X」による更なる殺人が起きてしまう…。
安堂源次（安田顕）は娘の瑞希（古川凛）に「DNA婚活パーティ」を勧められ、嫌々ながらも乱原流奈（倉科カナ）と参加することに。会場にはなぜか神保仁（田中圭）の姿が。恋愛遺伝子の研究のために特別に見学させてもらっているという。パーティではDNA分析がきっかけで結婚した相性98％の遠山友蔵（笹野高史）・鮎子（中越典子）夫妻がゲストとして登場。仲の良さを見せつけるが、数時間後、鮎子は何者かに殺害されてしまう――。
安堂源次（安田顕）は公園で「人が死んでいた」という目撃情報から、警察官・松木宏（須賀健太）と現場へ向かうがそこに死体はなく、酔っぱらいの見間違いと判断。翌日、血の海と化したアパートの一室が発見される。しかし死体も、運び出した痕跡もない…。死体が消える難事件に困った源次は神保仁（田中圭）に助けを求める。被害者は赤島典子（徳永えり）。髪の毛と血液のDNAが一致した。しかし神保は出血量が多過ぎる点に目を付け…。
神保仁（田中圭）は病院で患者・白石美雪（稲垣来泉）と出会う。有名ピアニストの父・涼平（松尾諭）と美人の母・由紀子（紺野まひる）の一人娘で幸せそうに見えたが、「天才の遺伝子」という言葉で落ち込んでしまい…。一方、安堂源次（安田顕）は、花屋の店主・斎藤正弘（東根作寿英）の刺殺事件現場で「娘を誘拐した。1億円を出せ」と書かれた脅迫状を発見。誘拐されたのは美雪で、神保と源次が誘拐犯を追うと、衝撃事実が…⁉
雑木林で死後３年が経過した白骨遺体が発見される。中から極小のチューブが見つかり、そこに３滴の血痕がついた布片が！安堂源次（安田顕）は白骨に遺された奇妙なダイイングメッセージの謎を解明して欲しいと、神保仁（田中圭）に協力を依頼。源次は、犯人にバレないように飲み込んだ“白骨の遺言”ではないかと考えていた。白骨遺体は失踪した澤井百合子（若月佑美）と判明し、捜査線上に天才女性科学者（矢田亜希子）が上がる。
神保仁（田中圭）は恩師・静原博史（山田明郷）の誘いで安堂源次（安田顕）と研究所を訪れる。そこには大学の同窓生の科学者、槇村明良（高橋光臣）、山富高明（小松利昌）、田丸哲也（柏原収史）、緋山香菜子（橋本マナミ）の姿も。彼らは突然フグ毒を打たれ密室に監禁される……！ 静原の狙いは、8年前の娘・沙也香（朝倉あき）殺害事件の犯人を見つけることだった。裏切り者は誰!? 生死を掛けた天才達のDNA捜査が始まる！
静原博史（山田明郷）は槇村明良（高橋光臣）を殺そうと研究室を爆破。発見された焼死体のＤＮＡ鑑定と防犯カメラの映像から、遺体は槇村で静原が逃亡したと判明。静原の逃亡先を探して神保仁（田中圭）と安堂源次（安田顕）はある場所を訪ねる。そこへ静原から神保に「世界終焉の研究」の協力要請が入り、神保は源次と袂を分かち単独行動に出る！！源次は乱原から死体からもう一つ、２つのＤＮＡが検出されたと衝撃の報告を受け…！？
